炼钢-连铸-热轧生产计划一体化仿真系统
阅读：58发布：2021-08-01
专利汇可以提供炼钢-连铸-热轧生产计划一体化仿真系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种炼 钢 - 连铸 - 热轧 一体化生产计划仿真系统，属于制造与自动化技术领域，包括炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统和热轧区一体化生产计划仿真子系统，炼钢区仿真模 块 读取炼钢区生产计划方案，仿真模拟钢 铁 冶炼 过程中炼钢区的实际生产流程，连铸区仿真模块读取连铸区生产计划方案，用于仿真展示钢铁冶炼过程中连铸区的实际生产流程，热轧区生产流程仿真模块读取热轧区生产计划方案，包括临时实体设备 板坯 与各个设备的隶属关系，仿真钢铁冶炼过程中热轧区的实际生产流程。本 发明 仿真了炼钢-连铸-热轧生产计划一体化生产过程，提高计划编制的 质量 ，优化生产实施。，下面是炼钢-连铸-热轧生产计划一体化仿真系统专利的具体信息内容。
1.一种炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统，其特征是该系统包括炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统和热轧区一体化生产计划仿真子系统，其中：
炼钢区一体化生产计划仿真子系统包括炼钢区仿真模块，炼钢区仿真模块包括炼钢区生产合同管理、炼钢区仿真对象库、炼钢区仿真时钟管理、炼钢区仿真动画管理、炼钢区仿真辅助决策和炼钢区仿真通信管理几个部分，其中炼钢区合同管理用于生产合同的收池和管理，炼钢区仿真时钟管理用于仿真的时间管理，对象库中仿真实体包括转炉、精炼炉、钢包、天车、运输车和运输轨道，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，通信管理功能用于炼钢区与其他两区通信；炼钢区仿真模块读取炼钢区生产计划方案，包括板坯与炼钢区各个设备的隶属关系，仿真钢铁冶炼过程中炼钢区的实际生产流程，其中炼钢区仿真辅助决策包括如下子模块：
1)炉次信息可视化优化子模块：用于动态展示炉次的相关信息，包括炉次号、钢级、炉重、炉次最大宽度和炉次最小宽度；对调宽炉进行标记，如调宽次数大于设定的次数，则通过交换炉次中板坯来调整；
2)平均炉重实时显示子模块：用于显示转炉的标准炉重，实时动态统计已经进入转炉进行冶炼的炉次的平均炉重；
3)转炉信息实时显示子模块：用于动态显示正在冶炼的炉次的相关信息，包括炉次号、炉重、钢级和满炉率；
4)板坯宽度可视化优化子模块：用于可视化显示板坯宽度，如有可调宽度的调宽炉，通过修改板坯所在的炉次号对板坯进行调整；
5)炉重统计子模块：用于以柱状图的形式统计炉次批量计划的炉重信息；
6)板坯信息显示子模块：用于显示板坯的相关信息，包括板坯号、宽度和厚度；
7)物流跟踪子模块：对选中的板坯或炉次进行实时跟踪；
连铸区一体化生产计划仿真子系统包括连铸区仿真模块，其中连铸区仿真模块包括连铸区生产合同管理、连铸区仿真对象库、连铸区仿真时钟管理、连铸区仿真动画管理、连铸区仿真辅助决策和连铸区仿真通信管理几个部分，连铸区合同管理用于生产合同的收池和管理，对象库中仿真实体包括连铸机、天车、钢包、火焰切割机、运输轨道，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，通信管理功能用于连铸区与其他两区通信；连铸区仿真模块读取连铸区生产计划方案，包括炉次与各个连铸区设备的隶属关系，仿 真钢铁冶炼过程中连铸区的实际生产流程，连铸区仿真辅助决策包括如下子模块：
1)连铸批量计划可视化优化子模块：用不同颜色标记不同的中包，显示炉次的宽度，可视化展现连铸区生产计划中炉次宽度违规的炉次信息，实现炉次信息的动态修改；
2)炉次信息显示子模块：用于显示炉次的相关信息，包括连浇族码、浇次号和中包号；
3)物流跟踪模块：对选中的炉次进行实时跟踪；
热轧区一体化生产计划仿真子系统包括热轧区生产流程仿真模块，其中热轧区生产流程仿真模块包括热轧区生产合同管理、热轧区仿真对象库、热轧区仿真时钟管理、热轧区仿真动画管理、热轧区仿真辅助决策和热轧区仿真通信管理几个部分，热轧区合同管理用于生产合同的收池和管理，对象库中仿真实体包括加热炉、二辊粗轧机、四辊精轧机、卷取机，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，热轧区通信管理功能用于热轧区与其他两区通信；热轧区生产流程仿真模块读取热轧区生产计划方案，包括临时实体设备板坯与各个设备的隶属关系，模拟钢铁冶炼过程中热轧区的实际生产流程，热轧区仿真辅助决策包括如下子模块：
1)热轧批量计划可视化优化子模块：用于在仿真过程中，用不同颜色标记不同的计划类型板坯，显示板坯的宽度，可视化展现热轧区生产计划中板坯宽度、厚度、硬度差异；实现板坯信息的动态修改；
2)轧制过程的统计子模块：用于统计需要轧制的板坯总数、板坯总跳跃惩罚、板坯轧制公里数以及当前轧制的板坯的计划类型、计划号和宽度跳跃惩罚；
3)板坯信息显示子模块：显示热轧过程中板坯的相关参数，包括板坯宽度、厚度、硬度；
4)物流跟踪子模块：对选中的炉次进行实时跟踪。
2.按照权利要求1所述的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统，其特征在于炼钢区的炉次信息可视化优化子模块，炉次信息的动态修改步骤如下：
炉次k的满炉率 xik＝{0，1}，1表示板坯组到炉次i中，否则为0；wti
表示板坯质量，炉次容量WT；
如果满炉率 小于0.933，进行收池；
如果 大于1，移除板坯到其他炉次。
3.按照权利要求1所述的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统，其特征在于连铸区的连铸批量计划可视化优化子模块，实现炉次信息的动态修改过程如下：中包内炉次m小于3，合并中包；3≤m≤6，调整炉次；m大于6，分解中包。
4.按照权利要求1所述的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统，其特征在于热轧区的热轧批量计划可视化优化子模块，实现板坯信息的动态修改步骤如下：对不同计划类型的板坯进行组合，组合规则如下表，来进一步优化计划，规则表中：0不可组合；1随意组合；2可组合，但不可以颠倒次序；
01表示低碳钢，02超低碳，03管线钢，04集装箱板，05中低牌、无取向硅钢，06镀锡板，
07高强钢，08中碳钢。
5.按照权利要求1所述的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统，其特征在于炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统和热轧区一体化生产计划仿真子系统还包括评价模块，对仿真结果进行评价，其中炼钢区评价模块对炼钢区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括满炉率、调宽次数和无委材量；
连铸区评价模块对连铸区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括中包利用率；
热轧区评价模块对热轧区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括板坯跳跃惩罚，平均轧制。
炼钢-连铸-热轧生产计划一体化仿真系统
技术领域
背景技术
[0002] 降低企业生产成本，提高产能，减少能耗是钢铁企业生产管理的一大难题。钢铁企业一般采用面向定单(make to order)的生产模式，炼钢、连铸、热轧三区生产计划问题属于复杂的大规模多工艺约束的组合优化问题，常用方法有人工编制方法和采用运筹学建模和智能优化方法结合的方法。人工编制方法可以融合专家经验，但是编制周期长，科学性差。运筹学建模和智能优化方法结合编制周期短，科学性强，但是缺乏柔性，难以保证三区生产计划的一体化，更没有将日益丰富的专家经验结合起来。
发明内容
[0003] 针对现有炼钢-连铸-热轧系统的不足，本发明提供了一种炼钢-连铸-热轧生产可视化仿真系统，对炼钢-连铸-热轧过程进行仿真。
[0004] 本发明采用的技术方案是：该系统包括炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统和热轧区一体化生产计划仿真子系统，其中：
[0005] 炼钢区一体化生产计划仿真子系统包括炼钢区仿真模块，炼钢区仿真模块包括炼钢区生产合同管理、炼钢区仿真对象库、炼钢区仿真时钟管理、炼钢区仿真动画管理、炼钢区仿真辅助决策和炼钢区仿真通信管理几个部分，其中炼钢区合同管理用于生产合同的收池和管理，炼钢区仿真时钟管理用于仿真的时间管理，对象库中仿真实体包括转炉、精炼炉、钢包、天车、运输车和运输轨道，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，通信管理功能用于炼钢区与其他两区通信；炼钢区仿真模块读取炼钢区生产计划方案，包括板坯与炼钢区各个设备的隶属关系，仿真模拟钢铁冶炼过程中炼钢区的实际生产流程，其中炼钢区仿真辅助决策包括如下子模块：
[0006] 1)炉次信息可视化优化子模块：用于动态展示炉次的相关信息，包括炉次号、钢级、炉重、炉次最大宽度和炉次最小宽度；对调宽炉进行标记，如调宽次数大于设定的次数，则通过交换炉次中板坯来调整；
[0007] 2)平均炉重实时显示子模块：用于显示转炉的标准炉重，实时动态统计已经进入转炉进行冶炼的炉次的平均炉重；
[0008] 3)转炉信息实时显示子模块：用于动态显示正在冶炼的炉次的相关信息，包括炉次号、炉重、钢级和满炉率；
[0010] 5)炉重统计子模块：用于以柱状图的形式统计炉次批量计划的炉重信息；
[0011] 6)板坯信息显示子模块：用于显示板坯的相关信息，包括板坯号、宽度和厚度；
[0012] 7)物流跟踪子模块：对选中的板坯或炉次进行实时跟踪；
[0013] 连铸区一体化生产计划仿真子系统包括连铸区仿真模块，其中连铸区仿真模块包括连铸区生产合同管理、连铸区仿真对象库、连铸区仿真时钟管理、连铸区仿真动画管理、连铸区仿真辅助决策和连铸区仿真通信管理几个部分，连铸区仿真时钟管理用于仿真的时间管理；连铸区合同管理用于生产合同的收池和管理，对象库中仿真实体包括连铸机、天车、钢包、火焰切割机、运输轨道，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，通信管理功能用于连铸区与其他两区通信；连铸区仿真模块读取连铸区生产计划方案，包括炉次与各个连铸区设备的隶属关系，用于仿真展示钢铁冶炼过程中连铸区的实际生产流程，连铸区仿真辅助决策包括如下子模块：
[0014] 1)连铸批量计划可视化优化子模块：用不同颜色标记不同的中包，显示炉次的宽度，可视化展现连铸区生产计划中炉次宽度违规的炉次信息，包括连浇族码、浇次号和中包号实现炉次信息的动态修改；
[0015] 2)炉次信息显示子模块：用于显示炉次的相关信息，包括连浇族码、浇次号和中包号；
[0016] 3)物流跟踪模块：对选中的炉次进行实时跟踪；
[0017] 热轧区一体化生产计划仿真子系统包括热轧区生产流程仿真模块块，其中热轧区生产流程仿真模块包括热轧区生产合同管理、热轧区仿真对象库、热轧区仿真时钟管理、热轧区仿真动画管理、热轧区仿真辅助决策和热轧区仿真通信管理几个部分，热轧区仿真时钟管理用于仿真的时间管理；热轧区合同管理用于生产合同的收池和管理，对象库中仿真实体包括加热炉、二辊粗轧机、四辊精轧机、卷取机，对象库动画管理用于生产流程中对象库中设备的连接关系和动画的管理，热轧区通信管理功能用于热轧区与其他两区通信；热轧区生产流程仿真模块读取热轧区生产计划方案，包括临时实体设备板坯与各个设备的隶属关系，模拟钢铁冶炼过程中热轧区的实际生产流程，热轧区仿真辅助决策包括如下子模块：
[0018] 1)热轧批量计划可视化优化子模块：用于在仿真过程中，用不同颜色标记不同的计划类型板坯，显示板坯的宽度，可视化展现热轧区生产计划中板坯宽度、厚度、硬度差异；实现板坯信息的动态修改；
[0020] 3)板坯信息显示子模块：显示热轧过程中板坯的相关参数，包括板坯宽度、厚度、硬度；
[0021] 4)物流跟踪子模块：对选中的炉次进行实时跟踪。
[0022] 炼钢区的炉次信息可视化优化子模块，根据专家经验对炉次进行优化，炉次信息的动态修改步骤如下：
[0023] 炉次k的满炉率 xik＝{0，1}，1表示板坯组到炉次i中，否则为0；wti表示板坯质量，炉次容量WT；
[0024] 如果满炉率 小于0.933，进行收池(包括炉次间板坯调整)；
[0025] 如果 大于1，移除板坯到其他炉次。将该炉次的板坯移除到有空缺板坯的炉次。
[0026] 连铸批量计划可视化优化子模块，根据专家经验对炉次优化，实现炉次信息的动态修改过程如下：进入连铸机的实体为炉次，经过连铸机出来的实体为板坯，炉次需要按照中间包工艺需求，进行组合，中包内炉次m小于3，合并中包；3≤m≤6，调整炉次；m大于6，分解中包。
[0027] 热轧批量计划可视化优化子模块，根据专家经验对板坯优化，实现板坯信息的动态修改步骤如下：热轧区板坯有不同的表面等级，每个表面等级用不同的尺寸来表达，每个表面等级也有不同的轧制要求，不同计划类型板坯之间的组合规则如下表，来进一步优化计划，规则表中：0不可组合；1随意组合；2可组合，但不可以颠倒次序；
[0028]
[0030] 炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统和热轧区一体化生产计划仿真子系统还包括评价模块，对仿真结果进行评价，其中炼钢区评价模块对炼钢区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括满炉率、调宽次数和无委材量；
[0031] 连铸区评价模块对连铸区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括中包利用率；
[0032] 热轧区评价模块对热轧区的仿真结果与设定指标或者原有指标比较，包括板坯跳跃惩罚，平均轧制。
[0033] 本发明的有益效果：本系统仿真了炼钢-连铸-热轧生产计划一体化生产过程，可以直观地将专家经验融合到系统来显著提高计划编制效率，降低计划编制人员的工作强度，提高计划编制的质量，优化生产实施。也可以用来验证计划方案的有效性。应用本发明能够实现钢铁一体化生产流程的3维仿真，同时，可以直观地将专家经验融合到系统来显著提高计划编制效率，降低计划编制人员的工作强度，提高计划编制的质量，优化生产实施。也可以用来验证计划方案的有效性。附图说明
[0034] 图1本发明一种实施例的系统结构图；
[0035] 图2本发明一种实施例的炼钢区仿真子系统框图；
[0036] 图3本发明一种实施例的的炼钢区流程图；
[0037] 图4本发明一种实施例的的系统执行流程图；
[0038] 图5本发明一种实施例的的连铸区流程图；
[0039] 图6本发明一种实施例的的热轧区流程图。
具体实施方式
[0040] 结合附图对本发明做进一步描述：
[0041] 本发明的炼钢-连铸-热轧生产计划一体化仿真系统是基于flexsim软件平台的，包含炼钢区计划仿真子系统，连铸区计划仿真子系统，热轧区计划仿真子系统三个系统，通过socket通信机制实现三区一体化。每个子系统由相应的计划编制员融合专家经验与系统进行动态的人机交互，实现计划的动态优化。同时，实现了炼钢-连铸-热轧一体化生产流程三维仿真。
[0042] 炼钢-连铸-热轧一体化生产计划仿真系统主要包括了炼钢区一体化生产计划仿真子系统、连铸区一体化生产计划仿真子系统、热轧区一体化生产计划仿真子系统，由这些子系统共同协作构成一体化生产计划仿真系统，完成一体化生产计划动态可视化交互式优化编制。每个子系统有仿真模块和评价模块。系统总体框架如图1。
[0043] 系统的总体功能设计
[0044] 本系统三个子系统，每个子系统包括两大功能模块，仿真模块和评价模块，其中仿真模块包括生产合同管理，仿真实体库，仿真时钟管理，仿真动画管理，仿真辅助决策，和仿真通信管理。仿真实体通过3D max开发的，各个子系统通过Flexsim仿真软件载入实体库，通过socket通信机制实现各个子仿真系统的一体化。评价模块对炼钢区、连铸区和热轧区的主要指标进行评价，将这些指标与设定值或者原有值比较，评价该区的仿真效果。
[0045] 炼钢区计划仿真子系统
[0046] 仿真实体发明
[0047] 本系统的仿真实体主要是在3D max环境下建立，然后导入到Flexsim仿真软件，从而实现3D仿真。为了提高仿真实体的逼真度，可以给实体的表面加上各种材质，然后设定光照条件得到更加光滑真实的仿真实体；同时为了增加实体的质感，增强实体的特性，可以给实体的表面加上各种纹理图案，从而使实体变得更加生动逼真。仿真实体可以通过改变视角实现本系统仿真的主要设备有：转炉(2台)、精炼炉(2台)、钢包(n个)、天车(2架)、运输车(2台)、运输轨道(1条)。
[0048] 本系统的临时实体设备为板坯，板坯在仿真工厂(模拟工厂)中按照实际工艺需求进行生产。仿真过程中如果相邻的板坯颜色相同，则表式它们属于同一炉次；如果相邻板坯的颜色不同，则表示他们属于不同的炉次。可以通过鼠标点击即可查看板坯的属性，根据专家经验来更改板坯的属性，动态优化生产计划。也可以通过shift+鼠标左键选中板坯，实现板坯的动态跟踪。
[0049] 炼钢区计划仿真子系统的仿真界面发明
[0050] 炼钢区生产流程仿真模块：读取炼钢区生产计划方案，包括临时实体设备(如板坯)与各个设备的隶属关系，通过这些信息结合仿真模块来展示钢铁冶炼过程中炼钢区的实际生产流程，仿真模块包括生产合同管理、仿真对象库、仿真时钟管理、仿真动画管理、仿真辅助决策和仿真通信管理几个部分，其中仿真辅助决策包括如下模块：
[0051] 炉次信息可视化优化模块：主要用于动态展示炉次的相关信息(炉次号、钢级、炉重、炉次最大宽度、炉次最小宽度)；实现了对调宽炉进行标记(调宽炉会显示饼形图)，如有可调的调宽炉，可通过仿真控制界面来反馈给人工交互界面，从而实现了减少调宽炉次数。
[0052] 平均炉重实时显示模块：用于显示转炉的标准炉重，实现了实时动态统计已经进入转炉进行冶炼的炉次的平均炉重。
[0053] 转炉信息实时显示模块：用于动态显示正在冶炼的炉次的相关信息(炉次号、炉重、钢级、满炉率)所示。
[0054] 板坯宽度可视化优化模块：用于可视化显示板坯宽度，如有可调宽度的调宽炉，可以通过修改板坯所在的炉次号对板坯进行调整，从而减少调宽炉次数。
[0055] 炉重统计模块：用于以柱状图的形式统计炉次批量计划的炉重信息，方便计划人员对炉次批量计划的评价。
[0056] 板坯信息显示模块：用于显示板坯的相关信息，通过炉次信息可视化优化模块和板坯宽度可视化优化模块，根据专家经验进行板坯信息的动态可视化修改。
[0057] 物流跟踪模块：对选中的板坯或炉次进行实时跟踪。
[0058] 评价模块包括仿真评价和评价指标两个部分。(满炉率、中间包利用率)[0059] 在炼钢区临时实体包括板坯和炉次，板坯通过不同的三维柱体展示，同一炉次中板坯经过转炉时，在转炉统计炉次信息(炉重，最小宽度，最大宽度，调宽炉次，等应有信息)，调宽炉次采用深红色饼形图表达，同时不同炉重将采用基于RGB颜色空间的炉重的可视化展示规则：
[0060] 表1炼钢区基于RGB颜色空间的炉重的可视化展示规则(炉重颜色规则)[0061]
[0062] 这里，炉次容量设置为WT＝300t，未满的炉次用无委材填充，常用统计指标如炉次k的满炉率 xik＝{0，1}，1表示板坯组到炉次i中，否则为0。
[0063] 本发明的仿真辅助决策具体操作步骤
[0065] 2)点击炼钢区计划子系统仿真界面的仿真环境按钮进入炼钢区仿真子系统。
[0066] 3)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Compile按钮，对炼钢区仿真子系统进行编译，编译成功后点击工具条中的Control按钮，跳出一个连接数据库的窗体，点击窗体上的连接数据按钮，后台连接数据库程序就会将Orcale数据库中simulate_table表中的炼钢批量计划的结果导入到Flexsim的全局表中。其中，在Flexsim中主要创建了两个全局表，一个用于存储从后台数据库导入的板坯信息，另一个用于存储经过程序计算后得到的炉次信息。
[0067] 4)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Run按钮，运行炼钢区计划仿真子系统。在这里，通过调整Simulation Time/Real Time工具条的位置，设置仿真运行速度。
[0068] 5)在炼钢区仿真子系统运行期间，通过炉次信息和板坯宽度的可视化，找出非调宽炉与非调宽炉、调宽炉与调宽炉、调宽炉与非调宽炉之间能够通过调整板坯所在炉次减少调宽次数的方案。
[0069] 6)如果要查看或者修改板坯信息(或者炉次信息)，点击Simulation Run Panel中的Pause按钮，将仿真过程暂停。双击要查看板坯实体(或者炉次实体)，跳出板坯信息GUI(或者炉次信息GUI)，则可以查看板坯(或者炉次)的相关信息；在板坯信息GUI中(或者炉次信息GUI)，可以通过修改板坯(或者炉次)的某些信息来实现板坯(或者炉次)之间的调整(例如，将炉次号为1的板坯调整到炉次号为2的炉次中，只需经炉次号改为2，点击应用按钮，修改后的信息就会写回到后台数据库中)。
[0070] 7)如果修改了板坯(或者炉次)的信息，点击Simulation Run Panel中的Reset按钮。重新操作。
[0071] 8)如果要对板坯进行动态跟踪，可以通过Shift+鼠标左键选中板坯，这时板坯就会出现红色的显示被选中的边框，实现板坯的动态跟踪；如果要撤销选中的板坯，可以通过Ctrl+鼠标左键，就可以撤销对板坯的动态跟踪。
[0072] 连铸区计划仿真子系统
[0073] 仿真实体发明
[0074] 本系统的仿真实体主要是在3D max环境下建立，然后导入到Flexsim仿真软件，从而实现3D仿真。为了提高仿真实体的逼真度，可以给实体的表面加上各种材质，然后设定光照条件得到更加光滑真实的仿真实体；同时为了增加实体的质感，增强实体的特性，可以给实体的表面加上各种纹理图案，从而使实体变得更加生动逼真。仿真实体可以通过改变视角实现2D和3D效果。
[0075] 本系统仿真的主要设备有：连铸机(3台)、天车(3架)、钢包(n个)火焰切割机(3台)、运输轨道(3条)。
[0076] 本系统的临时实体设备为炉次，炉次在仿真工厂(模拟工厂)中按照实际工艺需求进行生产。仿真过程主要是保证炼钢批量计划的炉次能够在同一台连铸机上进行不间断浇铸的连连浇。可以通过鼠标点击即可查看炉次的属性，根据专家经验来更改炉次的属性，动态优化生产计划。也可以通过shift+鼠标左键选中板坯，实现板炉次的动态跟踪。
[0077] 连铸区计划仿真子系统的仿真界面发明
[0078] 连铸区生产流程仿真模块：读取连铸区生产计划方案，包括临时实体设备(如炉次)与各个设备的隶属关系，主要用于展示钢铁冶炼过程中连铸区的实际生产流程。仿真模块包括生产合同管理、仿真对象库、仿真时钟管理、仿真动画管理、仿真辅助决策和仿真通信管理几个部分，其中仿真辅助决策包括如下模块：
[0079] 连铸批量计划可视化优化模块：主要用于在仿真过程中，用不同颜色标记不同的中包，显示炉次的宽度，可视化展现连铸区生产计划中炉次宽度违规的炉次信息——连浇族码、浇次号、中包号等。
[0080] 炉次信息显示模块：主要用于显示炉次的相关信息，通过连铸批量计划可视化优化模块，根据专家经验实现炉次信息的动态修改。
[0081] 物流跟踪模块：对选中的炉次进行实时跟踪。
[0082] 评价模块包括仿真评价和评价指标两个部分。包括对满炉率的评价，将仿真结果的满炉率与炼钢区原有满炉率比较，或者与设定的满炉率比较。
[0083] 在连铸区临时实体包括炉次和板坯，首先进入连铸机的实体为炉次，经过连铸机器出来的实体为板坯，炉次需要按照中间包工艺需求，进行组合，同一中包内的炉次用相同颜色表达，不同的中包按照不同的颜色设置，中包内每个炉次的宽度是通过立体柱宽度表达的。实际生产工艺中需要充分利用中包的生命周期，通常，中包内炉次满足，3≤m≤6，仿真过程中可以直观的发现中包内炉次的个数，为了进一步优化中包的利用情况，采用表2的处理规则。
[0084] 表2中包优化规则
[0085]中包内炉次个数 含义 处理方案
＜3 重组中包 1)按照需求收池；2)调整炉次；3)合并中包
3-5 可接受中包 1)按照需求收池；2)调整炉次
6 合理中包 1)不做处理；2)交换炉次
＞6 不合理中包 1)分解中包；2)中包内炉次移动
＜3 重组中包 1)按照需求收池；2)调整炉次；3)合并中包
3-5 可接受中包 1)按照需求收池；2)调整炉次
6 合理中包 1)不做处理；2)交换炉次
＞6 不合理中包 1)分解中包；2)中包内炉次移动
[0086] 本发明的仿真辅助决策具体操作步骤
[0087] 1)启动连铸区计划子系统。根据子系统内的生产工艺约束条件、建立的数学模型，选择智能优化算法对目标函数进行求解，将连铸批量计划的结果保存到后台数据库中。
[0088] 2)通过点击连铸区计划子系统\仿真界面的仿真环境按钮进入连铸区仿真子系统。
[0089] 3)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Compile按钮，对连铸区仿真子系统进行编译，编译成功后点击工具条中的Control按钮，跳出一个连接数据库的窗体，点击窗体上的连接数据按钮，后台连接数据库程序就会将Orcale数据库中simulate_table表中的连铸批量计划的结果导入到Flexsim的全局表中。
[0090] 4)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Run按钮，运行连铸区计划仿真子系统。在这里，通过调整Simulation Time/Real Time工具条的位置，设置仿真运行速度。
[0091] 5)在连铸区仿真子系统运行期间，如果发现炉次宽度违规的炉次信息，需要查看或者修炉次信息，点击Simulation Run Panel中的Pause按钮，将仿真过程暂停。双击要查看炉次实体，跳出炉次信息GUI，则可以查看炉次的相关信息；在炉次信息GUI，可以通过修改炉次的某些信息来实现炉次之间的调整(例如，需要修改中包号为1的炉次的中包号为2，只需将该炉次的中包号改为2，点击应用按钮，修改后的信息就会写回到后台数据库中)。
[0092] 6)如果修改了炉次的信息，点击Simulation Run Panel中的Reset按钮。跳回到步骤3)重新操作。
[0093] 7)如果要对炉次进行动态跟踪，可以通过Shift+鼠标左键选中炉次，这时炉次就会出现红色的显示被选中的边框，实现炉次的动态跟踪；如果要撤销选中的炉次，可以通过Ctrl+鼠标左键，就可以撤销对炉次的动态跟踪
[0094] 热轧区计划仿真子系统
[0095] 仿真实体发明
[0096] 本系统的仿真实体主要是在3D max环境下建立，然后导入到Flexsim仿真软件，从而实现3D仿真。为了提高仿真实体的逼真度，可以给实体的表面加上各种材质，然后设定光照条件得到更加光滑真实的仿真实体；同时为了增加实体的质感，增强实体的特性，可以给实体的表面加上各种纹理图案，从而使实体变得更加生动逼真。仿真实体可以通过改变视角实现2D和3D效果。
[0097] 本系统仿真的主要设备有：加热炉(1个)、二辊粗轧机(4台)、四辊精轧机(7台)、卷取机(1台)。本系统的临时实体设备为板坯，板坯在仿真工厂(模拟工厂)中按照实际工艺需求进行生产。仿真过程中板坯设置了不同颜色，分别代表不同的计划类型。板坯在进入加热炉后，颜色都变为深红色，模拟板坯温度的升高，在接下来的粗轧、精轧过程中，板坯的颜色逐渐变浅、板坯宽度变小、长度变长、厚度变薄，模拟在轧制过程中板坯的温度降低、在各轧机的轧制过程。可以通过鼠标点击即可查看板坯的属性，根据专家经验来更改板坯的属性，动态优化生产计划。也可以通过shift+鼠标左键选中板坯，实现板坯的动态跟踪。
[0098] 热轧区计划仿真子系统的仿真界面发明
[0099] 热轧区生产流程仿真模块：读取热轧区生产计划方案，包括临时实体设备(如板坯)与各个设备的隶属关系，主要用于展示钢铁冶炼过程中热轧区的实际生产流程。仿真模块包括生产合同管理、仿真对象库、仿真时钟管理、仿真动画管理、仿真辅助决策和仿真通信管理几个部分，其中仿真辅助决策包括如下模块：
[0100] 1)热轧批量计划可视化优化模块：主要用于在仿真过程中，用不同颜色标记不同的计划类型，显示板坯的宽度，可视化展现热轧区生产计划中板坯宽度、厚度、硬度差异。
[0101] 2)轧制过程的统计模块：主要用于统计需要轧制的板坯总数、板坯总跳跃惩罚、板坯轧制公里数、以及当前轧制的板坯的计划类型、计划号、宽度跳跃惩罚等。
[0102] 3)板坯信息显示模块：显示热轧过程中板坯的相关参数。通过热轧批量计划可视化优化模块，根据专家经验实现板坯信息的动态修改。
[0103] 4)物流跟踪模块：对选中的炉次进行实时跟踪。
[0104] 2评价模块包括仿真评价和评价指标两个部分。
[0105] 热轧区仿真的临时实体为板坯，同一计划类型内的板坯用相同颜色表达，不同的计划类型按照不同的颜色设置，每个板坯的宽度是通过立体尺寸表达的。同一轧制单元可以通过连续仿真的立体板坯形状来区分(乌龟壳形状)。另外，轧制单元长度，轧制单元板坯个数，轧制单元惩罚是按照同一轧制单元进行统计计算的，进入一个板坯则进行一次统计。如果超出规则要求，则进行相对应处理。
[0106] 热轧区板坯有不同的表面等级，每个表面等级用不同的尺寸来表达，每个表面等级也有不同的轧制要求，详细见表3，通过仿真可以直观地发现不满足规程的板坯，这样可以通过人机器交互进行重计划的优化。
[0107] 表3表面等级三维仿真展示规则表
[0108]
[0109] 不同的板坯有可能有不同的计划类型(颜色展示)，而每个计划类型有轧制块数限制(表4)，同时，不同的计划类型之间有不同的组合规程(表5)，本发明通过颜色不同的颜色展示方式，可以直观地发现可优化的板坯，以及找到合适的优化方案。
[0110] 表4基于RGB颜色空间的计划类型可视化展示规则
[0111]
[0112] 不同计划类型板坯之间的组合规则如下表，结合，仿真统计信息采取合适的方式来进一步优化计划。针对具体情况来采用相应处理方案来辅助决策者进行计划重优化。
[0113] 表5计划类型组合规则表
[0114]
[0115] 标注：0不可组合；1可随意组合；2可组合，但不可以颠倒次序
[0117] 本发明的仿真辅助决策具体操作步骤
[0118] 1)启动热轧区计划子系统。根据子系统内的生产工艺约束条件、建立的数学模型，选择智能优化算法对目标函数进行求解，将热轧批量计划的结果保存到后台数据库中。
[0119] 2)通过点击热轧区计划子系统\仿真界面的仿真环境按钮进入热轧区仿真子系统。
[0120] 3)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Compile按钮，对热轧区仿真子系统进行编译，编译成功后点击工具条中的Control按钮，跳出一个连接数据库的窗体，点击窗体上的连接数据按钮，后台连接数据库程序就会将Orcale数据库中simulate_table表中的连铸批量计划的结果导入到Flexsim的全局表中。
[0121] 4)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Run按钮，运行热轧区计划仿真子系统。在这里，通过调整Simulation Time/Real Time工具条的位置，设置仿真运行速度。
[0122] 5)在热轧区仿真子系统运行期间，通过热轧批量计划可视化优化模块，可视化展现热板坯宽度、厚度、硬度差异引起的违规，以及板坯的跳跃惩罚比较大的板坯，对其进行调整。
[0123] 6)如果要查看或者修改板坯信息，点击Simulation Run Panel中的Pause按钮，将仿真过程暂停。双击要查看板坯实体，跳出板坯信息GUI，则可以查看板坯的相关信息；在板坯信息GUI中，可以通过修改板坯的某些信息来实现板坯之间的调整。
[0124] 7)如果修改了板坯的信息，点击Simulation Run Panel中的Reset按钮。跳回到步骤3)重新操作。
[0125] 8)如果要对板坯进行动态跟踪，可以通过Shift+鼠标左键选中板坯，这时板坯就会出现红色的显示被选中的边框，实现板坯的动态跟踪；如果要撤销选中的板坯，可以通过Ctrl+鼠标左键，就可以撤销对板坯的动态跟踪。
[0126] 三区一体化仿真子系统
[0127] 三区一体化仿真子系统主要由一体化仿真子系统、炼钢区仿真子系统、连铸区仿真子系统、热轧区仿真子系统4部分组成。通过socket通信机制，实现一体化仿真子系统分别和炼钢区仿真子系统、连铸区仿真子系统、热轧区仿真子系统进行实时通讯，达到仿真时间同步，动态优化。
[0128] 协议内容
[0129] 本系统基于C/S模式的Socket通信机制，使用IP协议进行连接。
[0130] 下面是代码演示通讯的基本方式：
[0131] 协议设置模块
[0132] 服务器端模块：主要用于在程序运行期间，向客户端发送消息，得到客户端回复后，接着发送下一条消息。
[0133] 客户端模块：主要用于接收服务器端发送的消息，程序开始运行，回复服务器端已经收到消息，然后等待接收下一个消息。
[0134] 基于多节点分式仿真模式下的操作步骤，以子系统为操作单元。实现三区批量计划的一体化动态协调优化等功能。其操作步骤如下：
[0135] 1)分别进入各自的仿真环境。
[0136] 2)在一体化仿真子系统中，分别在炼钢区、连铸区、热轧区的入口的服务器端模块设置客户IP、服务器端口号、客户端口号(例如：ClientIP：202.118.18.78，ServerPortNo：1111，ClientNo：1；Client IP：202.118.18.92，ServerPortNo：2222，ClientNo：2；Client IP：202.118.18.83，ServerPortNo：3333，ClientNo：3)；分别在炼钢区仿真子系统、连铸区仿真子系统、热轧去仿真子系统中的客户端模块设置所要进行通信的服务器端口号、连接状态-0代表断开连接，1代表已经连接(例如：ServerPortNo：1111，Connection：0；
ServerPortNo：2222，Connection：0；ServerPortNo：3333，Connection：0)。
ServerPortNo：2222，Connection：0；ServerPortNo：3333，Connection：0)。
[0137] 3)点击Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中的Compile按钮，对各仿真子系统进行编译，编译成功后点击工具条中的Control按钮，跳出一个连接数据库的窗体，点击窗体上的连接数据按钮，后台连接数据库程序就会将Orcale数据库中相应数据导入到Flexsim中对应的全局表里。
[0138] 4)首先点击炼钢区仿真子系统、连铸区仿真子系统、热轧区仿真子系统的Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中Run按钮，运行仿真子系统。然后点击一体化仿真子系统的Flexsim窗体下面Simulation Run Panel中Run按钮，就可以实现生产计划分布式多节点一体化仿真。在这里，通过调整Simulation Time/Real Time工具条的位置，设置仿真运行速度。
[0139] 5)在各仿真子系统运行期间，通过可视化和人机交互技术结合日益丰富的专家经验来对计划进行协调优化。如果某节点要修改板坯(或者炉次)的信息，节点间通过相应通信来完成生产计划的一体化动态协调优化。
[0140] 6)各子系统内部具体操作。
[0141] 7)保存协调优化结果。
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